2014 IPSSAR "Borsellino" e "Galileo" di Perugia

Documentazione delle misurazioni effettuate dall'IPSSAR "Paolo Borsellino" di Palermo con il Liceo "G.Galilei" di Perugia.

Documentazione-2014.pdf

Fotografare le variazioni di amplitudine

variazione di amplitudineNel corso dell'anno il Sole non sorge e non tramonta sempre negli stessi punti dell'orizzonte. Il punto del sorgere e il punto del tramonto variano con regolarità durante l'anno. E' un'esperienza relativamente semplice verificare lo spostamento quotidiano di questi punti avendo a disposizione un orizzonte sufficientemente libero e una macchina fotografica.

In questa serie di foto scattate da Venezia, sempre dalla stessa posizione, in alcune mattine tra l'11 novembre 2004 e il 20 marzo 2005, si nota lo spostamento del punto del sorgere.

Sulla la sequenza di foto ho tracciato due direzioni approssimate: la direzione cardinale EST e il punto del sorgere al solstizio d'inverno. Sono direzioni approssimate perché l'orizzonte non è libero e quindi il Sole nel momento in cui viene fotografato si è già sollevato dall'orizzonte locale lungo il suo arco diurno con un'inclinazione di circa 45° (latitudine di Venezia).

Vedi: punto del sorgere e punto del tramonto.

A cura di Nicola Scarpel

 

SM Sarto - Castelfranco - marzo 2001

CALCOLO DELLA CIRCONFERENZA TERRESTRE
marzo 2001

Invio i risultati dei calcoli da noi effettuati, confrontando i dati delle nostre rilevazioni con quelli di scuole del sud con le quali ci siamo idealmente gemellati

data

località

Altezze solari

Differenza altezze solari

.distanza. in Km

Lunghezza meridiano

23/03/01

Castelfranco

Trapani

45.38°

54.06°

8.68°

845

35538

23/03/01

Castelfranco

Palermo

45.38°

52°

6.62°

830

44730

23/03/01

Castelfranco

Agrigento

45.38°

53.69°

8.31°

930

40288

26/03/01

Castelfranco

Palermo

46.52°

53.9°

7.38°

830

40487

Valore medio

40270

Il valor medio è ragionevolmente vicino al valore vero.

Abbiamo commentato i risultati sottolineando che le differenze nei risultati sono dovute:

1-scarsa precisione nel calcolo delle altezze solari (il confronto con Palermo- Istituto Majorana ci ha consentito di mettere in evidenza che la correttezza dei rilevamenti avrebbe portato alla stessa differenza di altezze in date diverse)

2-approssimazioni nella misura della .distanza.

CALCOLO DELLA DIFFERENZA DI LONGITUDINE

Abbiamo confrontato i dati relativi all.istante del transito in meridiano, per il 26 Marzo, con Cuneo.

Il transito in meridiano per Castelfranco, rilevato sul cerchio indiano, è avvenuto alle 13h 17m 56sec (ora legale)

Cuneo ci dava per lo stesso giorno 13h 34m 13sec

I ragazzi dovevano risolvere il seguente problema:

se il Sole si sposta apparentemente di 15° in un.ora, quanti gradi di longitudine ci separano da Cuneo?

Il valore rilevato è stato di  4° 4' 15"

L'esperienza, al di là dei risultati, è stata decisamente interessante e produttiva.

Saluto tutti!

Elsa Stocco

 

(clicca sulle immagini)

Referente: Elsa Stocco

Costruzione di un sestante

 

A cura della classe 3aC della Scuola Media Statale "Nicola Festa" di Matera

IL SESTANTE

In ogni tempo alcune civiltà hanno trovato il coraggio di abbandonare la terra ferma e di avventurarsi in mare aperto,  senza alcun contatto visivo con la costa e questo era possibile solo con la capacità di sapersi orientare utilizzando qualvolta qualche piccolo segnale o la osservazione attenta del cielo stellato o del movimento del Sole.  In epoca antichissima i Fenici navigarono tutto il Mediterraneo,  ma la cosa sorprendente è che molti di essi riuscivano anche a tornare a casa;  nell’antica Roma e nell’ancor più antica Grecia si navigava abitualmente nel Mediterraneo e già ci fu qualcuno che si spinse oltre le colonne d’Ercole  (Stretto di Gibilterra) ;  ma anche i Vichinghi della Scandinavia raggiunsero le Americhe,  gli Egizi anche con alcune imbarcazioni di papiro,  ma è sorprendente la capacità di navigare con delle piccolissime imbarcazioni degli indigeni della Polinesia.  Il più semplice strumento di navigazione ci viene dalla Cina:  la Bussola,  di cui parleremo in seguito.

 Lo strumento che serve a misurare l’altezza del Sole sull’orizzonte è il SESTANTE.

PRINCIPIO ASTRONOMICO

Posto il Sole a Mezzogiorno, all’equatore esattamente sulla verticale dell’osservatore,  cioè a 90° , per ogni grado di allontanamento versoNORD o verso SUD si avrà una corrispondente diminuzione dell’altezza del Sole sull’orizzonte.(questa osservazione va fatta il giorno dell'equinozio) .

Es. : nello steso momento che il Sole è a 90° sull’equatore risulterà per l’osservatore spostato di 5° rispetto all’equatore, il Sole risulterà alto sull’orizzonte di  (90 – 5°) 85°.  Questa misura ci consente di trovare facilmente la nostra latitudine, cioè distanza di un punto dall’equatore.  Il calcolo è reso più complesso dal dover considerare la posizione del Sole durante l’anno, in quanto solo nei due giorni dell’equinozio il Sole è perpendicolare sull’Equatore, per il resto dell’anno il suo moto regolare lo porta a transitare sul Tropico del Cancro o sul Tropico del Capricorno,  entrambi a circa 23, 5° , che rappresenta l’inclinazione dell’asse terrestre sul piano di rivoluzione della Terra intorno al Sole.

  La osservazione sarà ricavata il 21 Marzo,  giorno dell’equinozio con una strumentazione molto,  molto approssimata che consente comunque di allineare con una certa esattezza i raggi solari spostando opportunamente due tubi in modo da far proiettare su una tavoletta di controllo esattamente l’ombra della sezione dei due tubi sovrapposti.

 Alla lettura sulla tavoletta deve essere visibile un 8 perfetto e in quella posizione si dovrà poter leggere su un goniometro l’angolo di inclinazione del tubo.  Tale angolo è l’angolo di incidenza dei raggi solari. Da questo valore si potrà ricavare la latitudine dell’osservatore. Come?

Di fatto osserviamo che considerando la luce come fascio di energia luminosa parallela a sé stessa otterremo che nello stesso momento in cui il raggio di Sole è perpendicolare  (90°) all’equatore, in quello stesso momento il raggio di Sole è inclinato di 10° rispetto ai 90° in un punto che sia a 10° di latitudine NORD o SUD.

Quindi la latitudine sarà corrispondente al punto  (90-10)=80°

Lo strumento riportato in disegno ha modificato il sistema di puntamento con tre matite sovrapposte, come ben si individua nel disegno.         

Nota illustrativa sul funzionamento:

procedere per fasi distinte (vedi relazione) alla predisposizione      dell'angolo di lettura. Tale angolo si rileva quando appaiono i raggi sul lettore nero, alzando progressivamente il listello superiore.

RELAZIONE

Nell'ambito di un più vasto studio dell'astronomia, iniziato già negli anni scorsi, abbiamo proceduto alla costruzione delle costellazioni con diversi metodi. Lo strumento allegato è una elaborazione effettuata per la misurazione dell'altezza del Sole nel giorno dell'equinozio

Costruiamo uno strumento  per misurare l'altezza del sole  sull'orizzonte

Materiale occorrente:

- Listello di legno  sagomato lungo cm. 70 , largo cm 3 , alto cm 1

- Listello di legno sagomato  lungo cm 50 , largo cm 3 , alto cm 1

- Listello di legno sagomato lungo cm 10 , come sopra.

- Cerniera di metallo  per anta a 180°

- tre matite senza mina

- goniometro in squadretta nautica

- elastici, nastro gommato, punes, un chiodo

Modalità di funzionamento per fasi

I°)  Allineamento sul piano orizzontale

Per allineare lo strumento sul piano orizzontale abbiamo utilizzato il piano della cattedra o di un banco scolastico posto sotto la diretta luce solare.

2°)  Allineamento sulla direzione del fascio di luce solare

Per allineare lo strumento con la direzione della luce solare abbiamo posto un chiodo all'estremo di una linea mediana del listello di legno di base e quindi osserveremo l'ombra dello stesso chiodo.

Facendo ruotare lo strumento sul piano del banco, faremo collimare, cioè coincidere l'ombra del chiodo con questa linea.

3°)  Allineamento del secondo listello con i raggi solari

Per allineare il secondo listello con i raggi solari, solleveremo quest'ultimo sulla sua cerniera fin quando vedremo apparire sul riquadro nero i tre cerchietti solari che hanno attraversato perfettamente i cilindri vuoti rappresentati dai corpi delle matite.

- A questo punto si procederà alla lettura del goniometro con la base inferiore del secondo listello (quello mobile).

 Questo valore rappresenta l'altezza in gradi del sole sull'orizzonte; il valore angolare complementare , rappresenta la latitudine dell'osservatore, sempre nel giorno dell'equinozio.

Negli altri giorni si dovrà fare il calcolo, un po’ più complesso, ma non tanto, del dover tener conto dello spostamento del sole tra i due tropici.

Misure di latitudine al solstizio invernale

Scuola Media Pisani - Lido di Venezia
Misurazione della Latitudine al solstizio invernale

20 e 22 dicembre 2001 - classe 1aC

Abbiamo approfittato delle ampie finestre rivolte a SUD di cui sono dotate le nostre aule, per misurare l'altezza del Sole senza dover uscire all'aperto. Il 20 dicembre abbiamo utilizzato una decina di piccoli gnomoni di carta con foro gnomonico, costruiti al momento, alti 10 o 15 cm, ottenuti semplicemente piegando e ritagliando un foglio di carta.

Il 22 dicembre, oltre ai piccoli gnomoni "da tavolino" abbiamo appeso alle finestre due maschere di carta con un foro centrale di circa 5 cm di diametro. Il foro proiettava un disco di luce sul pavimento dell'aula simulando le antiche "meridiane fotosciateriche" presenti in alcune cattedrali gotiche. Le ombre in movimento ci sembravano rapidissime, trasmettendoci, quasi con sgomento, la sensazione precisa del movimento della Terra ("Eppur si muove!"). 

 

 

 Anche i risultati delle nostre misurazioni si possono considerare soddisfacenti. Con i dati del giorno 20 abbiamo riportato i triangoli rettangoli su fogli di carta e misurato l'angolo con il goniometro. I dati del 22 dicembre invece sono stati elaborati con metodo trigonometrico. La declinazione del Sole in questi giorni è di -23,43°. Abbiamo calcolato tre medie aritmetiche di tre gruppi di dati, e di conseguenza, abbiamo ottenuto altrettanti valori di latitudine (non troppo diversi tra loro):

(misure espresse in gradi)

media delle altezze

colatitudine

latitudine

20 dic.
20 gnomoni da tavolino

21,25
44,68
45,32

22 dic.
2 misure "fotosciateriche"

21,20
44,63
45,37

22 dic.
12 gnomoni da tavolino

22,18
45,61
44,39

Data la scarsa precisione degli strumenti e quindi un errore assoluto piuttosto elevato (che raggiunge anche i ±3 gradi nell'ultima misurazione), dobbiamo dare significato solo alla parte intera di questi valori, escludento i decimi e, tanto più, i centesimi. Nella misura indiretta effettuata il 22 dicembre, possiamo invece considerare significativa anche la cifra dei decimi di grado. I risultati ci danno soddisfazione, visto che la latitudine geografica "ufficiale" del Lido di Venezia è 45,41°!

referente: prof. Nicola Scarpel